Способ управления асинхронным электроприводом и устройство для его осуществления

 

1. Способ управления асинхронным электроприводом, при котором формируют мгновенные симметричные фаз- . ные напряжения на обмотках статора асинхронного двигателя с амплитудой, частотой и фазой, зависящими от измеренной скорости вращения и двух входных воздействий, одно из которых постоянно и соответствует требуемой амплитуде потокосцепления ротора, а другое соответствует требуемому моменту, отличающийся тем, что, с целью повьшения качества регулирования за счет увеличения быстродействия при контроле мгновенной фазы фазных напряжений на -обмотках статора, формируют мгновенные симметричные фазные напряжения на обмотках статора по зависимости ) к,( (о 4.KjM) « -OS j (ю +K,M)dt1 - + ь л XCOS . Г г / 1 dtj J )dt , + К, где Ug(t) - мгновенное фазное напряжение; Фр - постоянное управляющее воздействие, соответствукк щее требуемой амплитуде потокосцепления ротора-, М - управляющее воздействие, соответствующее требуемо му моменту; СО - измеренная скорость вращения асинхронного двигателя- , Кб постоянные коэффициенты, определяемые параметрами асинхронного двигателяi t - время. 2. Устройство, для управления асинхронным электроприводом, содержащее асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, статорные обмотки которого подключены к выходам автономного инвертора напряжения, соединенного управляющими входами с выходами блока преобразования координат, выполненного с управляющим входом по частоте и с первым и вторым управляющими входами по квадратурным составляющим напряжения статора, последовательно соединенные задатчик скорости , первый элемент сравнения, пропорционально-интегральный регулятор скорости и первый сумматор, датчик скорости, установленный на валу асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, подключенный выходом к объединенным между собой другим входам первого элемента сравнения и первого сумматора, блок умножения. (Л 4, сл 00 со с to

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ш4 Н 02 P 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 37154 72/24-07 (22) 26.03.84 (46) 15.02.89. Бюл. Р 6 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промыпленности, сельском хозяйстве и на транспорте (72) В.А.Мищенко (53} 621.3 13.333.072.9(088.8) (56) Патент США Р 548220, кл, Н 02 P 5/40, опублик. 1977.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1046891, кл. Н 02 Р 7/42, 1981. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ

ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ управления асинхронным электроприводом, при котором формируют мгновенные симметричные фазные напряжения на обмотках статора асинхронного двигателя с амплитудой, частотой и Фазой, зависящими от измеренной скорости вращения и двух входных воздействий, одно из которых постоянно и соответствует требуемой амплитуде потокосцепления ротора, а другое соответствует требуемому. моменту, отличающийся тем, что, с целью повышения качества регулирования за счет увеличения бы стродействия при контроле мгновенной фазы фазных напряжений на -обмотках статора, формируют мгновенные симмет-. ричные фазные напряжения на обмотках статора по зависимости

d,(в) - (кД -к,м*(и+квм*> °

«сов (((в«+K«M*) dt) — квм*+к м +

ÄÄSUÄÄ 1458962 А 1

d M*1 . г

+ К вЂ” -J sin ) (а +К M*)dt ,1 ) з к о где U (t) — мгновенное фазное напря-.

5 жение; — постоянное управляющее

r0 воздействие, соответствующее требуемой амплитуде потокосцепления ротора

М* — управляющее воздействие, соответствующее требуемо му моменту;

И вЂ” измеренная скорость вращения асинхронного двигателя;

«в

К„-Кб- постоянные коэффициенты, (rrr определяемые параметрами асинхронного двигателя, — время °

2. Устройство. для управления асинхронным электроприводом, соцержащее Я асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, статорные обмотки ко- (ы торого подключены к выходам автономного инвертора напряжения, соединенного управляющими входами с выходами блока преобразования координат, выполненного с управляющим входом по частоте и с первым и вторым управЖ ляющими входами по квадратурным составляющим напряжения статора, последовательно соединенные задатчик скорости, первый элемент сравнения, пропорционально-интегральный регулятор скорости и первый сумматор, датчик скорости, установленный на валу

3ь асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, подключенный выходом к объединенным между собой другим входам первого элемента сравнения и первого сумматора, блок умножения, 1458962 первый вход которого соединен с выходом пропорционально-интегрального регулятора скорости, а выход — с одним из входов второго элемента сравнения, подключенного другим входом к выходу эадатчика начального потокосцепления ротора, второй сумматор, первый вход которого объединен с вторым входом блока умножения, с управляющим входом по частоте блока преобразования координат и подключен к выходу первого сумматора, второй вход второго сумматора через масштабный элемент подключен к выходу пропорционально-интегрального регулятора скорости, а выходы второго элемента сравнения и выход второго сумматора подключены соответственно к первому и второму управляющим входам по квадратурным составляющим напряжения статора блока преобразования координат, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения качества переходных процессов за счет увеличения быстродействия, введен элемент дифференцирования, а второй сумматор снабжен дополнительным третьим входом, подключенным к выходу элемента дифференцирования, вход которого соединен с выходом пропорционально-интегрального регулятора скорости.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к регулируемому электроприводу, построенному на ос нове асинхронного двигателя с коротко5 замкнутым ротором, и может. быть использовано для управления скоростью и моментом рабочих органов машин и механизмов, например, в приводах станков, сварочных агрегатов, промьпппенных роботов и следящих систем различного назначения.

Целью изобретения является повышение качества регулирования за счет увеличения быстродействия при контроле мгновенной фазы фаэных напряжений на обмотках статора.

3. Устройство по п. 2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок преобразования координат снабжен преобразователем напряжение — частота, адресным счетчиком, первым и вторым постоянными запоминающими блоками, запрограммированными соответственно по законам синуса и косинуса, блоком сумматоров и четырьмя цифроаналоговыми преобразователями, цифровые входы первого и второго из которых подключены к выходу первого постоянного запоминающего блока, аналоговые входы первого и третьего, второ,го и четвертого цифроаналоговых преобразователей попарно объединены между собой и образуют соответственно первый и второй управляющие входы по квадратурным составляющим напряжения статора блока преобразования координат, вход преобразователя напряжение — частота образует управляющий вход по частоте блока преобразования координат, а выход подключен к входу адресного счетчика, соединенного выходом с входами постоянных запоминающих блоков, выходы цифроаналоговых преобразователей подключены к входам блока сумматоров, выходы которого образуют. выходы блока преобразования координат.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для управления асинхронным электроприводом, реализующего данный способ; на фиг. 2 функциональная схема блока преобразования координат; на фиг, 3 и 4- — диаграммы, поясняющие функционирование устройства.

Устройство для управления асинхронным электроприводом содержит (фиг. 1) асинхронный двигатель 1 с короткозамкнутым ротором, статорные обмотки которого подключены к выходам автономного инвертора 2 напряжения, соединенного управляющими входами с выходами блока 3 преобразования координат, выполненного с управляю3 14589 щим входом по частоте и с первым и вторым управляющими входами по квадратурным составляющим напряжения статора, последовательно соединенные задатчик 4 скорости, лервый элемент 5 сравнения, пропорционально-интегральный регулятор

6 скорости и первый сумматор 7, датчик 8 скорости, установленный на валу асинхронного двигателя 1 с короткозамкнутым ротором, подключенный вы ходом к объединенным между собой другим входом первого элемента 5 сравнения и первого сумматора 7, блок 9 умножения, первый вход которого соединен с выходом пропорционально-интегрального регулятора 6 скорости, а выход — с одним из входов второго элемента 10 сравнения, подключенного другим входом к .выходу задатчика 11 начального потокосцепления ротора, второй сумматор 12, первый вход которого объединен с вторым входом блока

9 умножения, с управляющим входом 25 по частоте блока 3 преобразования координат и подключен к выходу первого сумматора 7, второй вход второго сумматора 12 через масштабный элемент

13 подключен к выходу пропорционально-интегрального регулятора 6 скорости, а выход второго элемента 10 сравнения и выход второго сумматора

12 подключены соответственно к первому и второму управляющим входам по

35 квадратурным составляющим напряжения статора блока 3 преобразования координат. В устройство для управления асинхронным электроприводом введен элемент 14 дифференцирования. Второй О сумматор 12 снабжен дополнительным третьим входом, подключенным к выходу элемента 14 дифференцирования, вход которого соединен с вы&эдом пропорционально интегрального регулятора 4

6 скорости.

Блок 3 преобразования координат снабжен (фиг. 2) преобразователем

15 напряжение — частота, адресным счетчиком 16, первым и вторым постоянными запоминающими блоками 17 и

18, запрограммированными соответственно по законам синуса и косинуса, блоком 19 сумматоров и четырьмя цифроаналоговыми преобразователями 2023. Цифровые входы цифроаналоговых преобразователей 20 и 21 подключены к выходу первого постоянного запоминающего блока 17, а цифровые вхо62 4 ды цифроаналоговых преобразователей

22 и 23 — к выходу второго постоянного запоминающего блока .18.

Аналоговые входы цифроаналоговых преобразователей 20, 22 и 21 23 попарно объединены между собой и образуют соответственно первой и второй управляющие входы по квадратурным составляющим напряжения статора блока 3 преобразования координат. Вход преобразователя 15 напряжение — частота образует управляющий вход по частоте блока 3 преобразования координат, а выход подключен к входу адресного счетчика 16, соединенного выходом с входами постоянных запоминающих блоков 17 и 18. Выходы цифроаналоговых преобразователей 20-23 подключены к входам блока 19 сумматоров, выходы которого образуют выходы блока

3 преобразования координат.

Устройство для управления асинхронным электроприводом работает следующим образом.

На выходе задатчика скорости 4 формируется напряжение задания скорости И . При У = 0 и отсутствии сиг4- + нала на выходе датчика 8 скорости напряжение на выходе элемента 10 сравнения равно уставке („, определяемой г задатчиком 11 начального потокосцепления ротора. С помощью блока 3 преобразования координат указанная уставка напряжения преобразуется в три постоянных напряжения, отрабатываемых автономным инвертором 2 напряжения с широтно-импульсной модуляцией. При этом статорные обмотки асинхронного двигателя 1 питаются постоянным напряжением. Потокосцепление ротора (,, о постоянно по величине и неподвижно в пространстве. Момент и скорость вращения асинхронного двигателя равны нулю.

Блок 3 преобразования координат в указанном режиме не изменяет фазу выходного напряжения, так как на выходе преобразователя 15 напряжение— частота (фиг. 2) отсутствуют импульсы развертки, адресный счетчик 16 определяет произвольное состояние постоянных запоминающих блоков 17 и 18 в результате чего на выходах цифроаналоговых преобразователей 20 и 22 при произвольных дискретных выборках синусной и косинусной функций формируются два постоянных напряжения, определяемые уставкой „

5 14 5896

Векторная диаграмма (фиг. 3) поясняет начальное состояние асинхронного двигателя 1, в котором вектор напряжения статора U, вектор тока эa 5 статора 1 и вектор потокосцепления эо ротора (>г постоянны. При этом все о укаэанные векторы совпадают по направлению,Вектор потокосцепления статора (г совпадает с направлением 10 вектора („ и момент равен нулю.

При подаче на вход элемента 5 сравнения напряжения задания скорости (О» на выходе пропорционально-интегрального регулятора 6 скорости возникает скачок напряжения с последующим его возрастанием, темп которого определяет величину напряжения на .выходе элемента 14 дифференцирования. В результате напряжение 20

U+ на выходе элемента 10 сравнения скачком спадает и затем непрерывно уменьшается, напряжение Б » на выходе второго сумматора 12 скачком нарастает и затем непрерывно возраста- 25 ет и напряжение с выхода первого сумматора 7 также скачком изменяется и возрастает °

На выходе блока 3 преобразования координат происходит скачок и изме- З0 нение фазы трехфазного напряжения, скачок и изменение его амплитуды и частоты. Эти изменения управляющих напряжений на входе автономного инвертора 2 напряжения с широтно-им" пульсной модуляцией приводят к аналогичным изменениям фазы, частоты и амплитуды трехфазного напряжения статора асинхронного двигателя 1.

В связи с инерционностью простран" 40 ственного перемещения вектора потокосцепления ротора < „ при форсированном увеличении напряжения Us„ и уменьшении Us образуется скачок фазы вектора тока статора i и скачок 45 фазы потокосцепления статора, (фиг. 4). Образуется момент двигателя, скорость ротора возрастает, возрастает выходное напряжение датчика

8 скорости, которое уменьшает выход- 50 ное напряжение пропорционально-интегрального регулятора 6 скорости, соответствующее требуемому моменту

M*, до установления равенства требуемого момента M* и момента нагрузки

M „ „ на валу асинхронного двигателя 1, Приращение требуемого момента М* и действительного момента M происходит до выравнивания требуемой скорости у» и действительной скорости Ю

В результате указанный электропривод имеет абсолютно жесткие механические характеристики скорости при любом, в том числе и скачкообразном, измении момента М*.

Фаза напряжения статора, задаваемая с малым шагом дискретизации порядка 1, управляется путем взаимоо связанного изменения трех входных аналоговых напряжений блока 3 преобразования координат, одно из которых характеризует требуемую частоту напряжения статора (О" = 2>f при условии постоянства двух других входных аналоговых напряжений U* = const

У

U* const в статическом режиме элезк ктропривода, а в общем случае соответствует требуемой частоте потокосцепления ротора Cp, (t) и угловой скорости вращения вектора потокосцепления ротора относительно статора (ав = 2Yf. . Второе входное аналогоЮг вое напряжение Пэ характеризует первую квадратурную составляющую напряжения статора U>. Третье входное аналоговое напряжение Пз„ характеризует вторую квадратурную составляющую напряжения статора U . Амплитуда напряжения статора U и две его квадратурные составляющие связаны соотношением

11 Цг (1) х где U u U — проекции вектора на5 Ьу пряжения в декартовой системе координат, ориентированные по вектору потокосцепления ротора (,, о

Величину U изменяют в зависимости от требуемого момента М* и требуемой частоты (дз, определяя ее как разность уставки ((„ и напряжения, про. и Ор ци 0 н ал ь ног 0 прОизведению M* ° Я формируемого на выходе блока 9 ум4 ножения. Уставка ((„определяет вели"о чину начального потокосцепления ротора ()„= (1 г . При этом взаимосвязанные действия над частотой уз и квадратурными составляющими U и U „ определяют из условия постояйства амплитуды потокосцепления ротора во всех режимах работы асинхронного двигателя („= I qrI = 4 = const из известных дифференциальных уравнений; описывающих электр она г нит ные переходные процессы в асинхронном двигателе. (3) 25

M=M*

7 145896

В режиме постоянства потокосцепления ротора („разность абсолютных уго ловых скоростей вращения относительно оси статора S вектора потокосцепле5 ния ротора („.д и вектора ротора R

" +5 (фиг.4),соответствующая скрльжению вектора потокосцепления ротора(р„ относительно ротора, пропорциональна моменту двигателя: 1О

2 R

Ьы„=а -а = — — — - М (2) 5 3Z Vk

Р где Z — число пар полюсов;

R„.сопротивление ротора, амплитуда потокосцепления ротора, M — момент двигателя.

Так как целью управления моментом 2р является соответствие действительного момента М требуемому моменту M*, т.е.: то управляемая частота напряжения статора, пропорциональная требуемому моменту M* характеризует согласно (2) требуемую угловую скорость вра- gp щения вектора потокосцепления ротора относительно ротора ая„, а сумма этой частоты и скорости ротора определяет требуемую абсолютную угловую скорость вращения вектора потоко 35 сцепления ротора относительно неподвижной оси статора, т.е. требуемую частоту потокосцепления ротора, кото рую задают выходным напряжением первого сумматора 5 и преобразуют в по- 40 следовательность импульсов развертки с помощью преобразователя 15 напряжение — частота. Каждый выходной импульс развертки преобразователя 15 напряжение — частота сдвигает фазо45 вый угол ц потокосцепления ротора относительно оси статора И (фиг. 4) на одну дискрету ЬЧз, составляющую о малую величину (порядка 1 ), с помощью адресного счетчика 16 и постоянных запоминающих блоков 17 и 18, на выходе которых формируются коды дискретных выборок синусной и косинусной функций фазового угла потокосцеп» ления ротора (pз в а именно сов ц7 на 55 выходе блока 17 sin(р — на выходе блока 18.

Коды cos р и sin(p поступают на цифровые входы цифроаналоговых преоб,1 г 8 разователей 20, 21 и 22, 23 соответственно, в результате чего каждая дискретная выборка cos (p и sin(p умножается на второе и третье ана4 к логовые напряжения U и Us, постуэх пающие на соответствующие аналоговые входы указанных цифроаналоговых преобразователей. На выходах цифроаналаговых преобразователей 20-23 образуются дискретно изменяющиеся аналоговые напряжения, пропорциональные произведениям квадратурных составляющих напряжения U* и U* на косинус и к синус фазового угла потокосцепления ротора, которые суммируются в блоке

19 сумматоров согласно известным уравнениям векторного преобразования из декартовой вращающейся системы у, х, к декартовой неподвижной системе координат р(,, 9, ориентированной по оси статора Г, а именно по оси фазной обмотки а:

У У U .coscp Б sin(g;(4) эа э, зу 3 х 5 >

U = Us sin(Pз Us со $ (1 з (5) где U — мгновенное фазное напряжена ние статора в опорной фазной обмотке статора q, относительно .которой осуществляют преобразование координат.

С помощью блока 19 сумматоров из двухфазного напряжения Us„, Уз образуется трехфазное напряжение,соответствующее напряжениям питания статорных обмоток с учетом схемы соединения обмоток двигателя.

На управляющий вход по частоте г блока 3 преобразования координат поступает сигнал, соответствующий частоте изменения потокосцепления ротора. При этом напряжения U>, Уз„определяются как проекции вектора напряжения статора О во вращающейся системе координат у, х, ориентированной по вектору потокосцепления ротора (p при совпадении оси у с направлением вектора потокосцепления ротора (у„, т.е. („, = „,, 4)„0. В связи с этим управление фазой напряжения Us(t) относительно потоко- . сцепления ротора Cp, (t) осуществляют. процессом взаимосвязанных действий над квадратурными составляющими UsÄ, U, соответствующими проекциями век к тора напряжения U »a ось у вектора

62

1в +

L„„V„„â (10) Ls

V ) —. (6) 2 Lv М

Е зк 3 Z з .L (3 (7) 39

Пз. „

= arctg

Ч U, (12) (8) R 2Ls" Lr

Й

М„- — — — — MA И

L "o ЗЕ 1.„,(„ (9) сд у + з.Ю .

d оз з. dt (13) 9 14589 потокосцепления ротора „и ось х, ортогональную по отношению к вектору потокосцепления ротора („ (фиг. 4).

Эти действия определяют в эависи% 5 мости от требуемого момента М и требуемой частоты Сд с учетом эаданх

3 ного с помощью постоянного напряжения (,. режима постоянства амплитуды

1 о потокосцепления ротора („иэ известо ных дифференциальных уравнений асин- хронного двигателя для статорной цепи при вращении координат у, х со скоростью Я» .

При постоянстве амплитуды потокосцепления ротора (= const амплитуда потокосцепления статора э <7э! непостоянна, а фаза потокосцепления статора относительно потокосцепления ротора изменяется в зависимости от 20 момента двигателя так,что проекция вектора потокосцепления статора на ось у, совпадающую с направлением вектора потокосцепления ротора, постоянна, т.е.: 25 где L — индуктивность статора;

Ь вЂ” взаимная индуктивность;

L„ - индуктивность ротора;

L — переходная индуктивность. 35

Для требуемого момента И, пропорционального выходному напряжению пропорционаЛьно-интегрального регулятора 6 скорости, при соблюдении усло вия (2) для управляемой частоты ЬМ = 40

Ф

Ltd и условия для суммарной частоты на выходе. первого сумматора $

45 с учетом связей потокосцеплений (6), (7) и квадратурных составляющих напряжения (1) из дифференциальных; уравнений статорной цепи, описывающих связь проекций напряжения и проекций потокосцепления статора, определяют ,составляющие напряжения статора:

При этом управляющие напряжения

U* и U* на входах блока 3 преобразоЬ S.ê вания координат определяются как

U* = U. /К„, Ц U /К„, а постоянное управляющее воздействие как („ = 1/K„. Е /L (p„ (K „ - коэффициент передачи по напряжению в блоках 2 и 3).

Фаза напряжения статора з, равная фаэовому углу вектора напряжения

Us относительно неподвижной оси статора. S изменяется согласно предлагаемому способу управления как сумма фазы потокосцепления ротора Ц равной фазовому углу вектора потоко" сцепления ротора („ относительно неподвижной оси статора S, которую получают путем развертки во времени требуемой частоты (fэ <зИ о и фазы напряжения статора относительно потокосцепления ротора ((фиг.4):

1, g,=q,+ „- J и,"()ас +y>, (><) î при этом фазу напряжения статора относительно потокосцепления ротора изменяют путем изменения соотношения первой и второй квадратурных составляющих напряжения, -Согласно связи фаэ (11) фазу напряжения статора 21 изменяют путем

» изменения требуемой частоты Яэ и относительной фазы напряжения статора определяемой связями (9), (10), соотношением мгновенных величин квадратурных составляющих напряжения статора U+„ U+ согласно связи (12), которое зависит от требуемого момента

М, скорости его изменения dM /dt u

» » требуемой частоты Я

При этом частота напряжения статора изменяется как сумма частот, определяемых из (11) и (12):

2Ьз1 dM+ 2R Lp ц аз 2.=»= + =O. М* + . 3Z>L„q„, dt ЗЕ,? V„, Первая составляющая частоты напряжения статора G), равная частоте по%

14589 токосцепления ротора, изменяется синхронно с магнитным полем, сцепленным с ротором, поэтому называется синхронной частотой. Синхронная

% 5 частота Q является опорной частотой для преобразования синхронно вращающейся декартовой системы координат у, х в неподвижную систему декартовых координат d, 8, причем неподвижная ocb (r . совпадает с осью фазы О трехфаэной статорной обмотки а,Ь,с.

При данном способе управления симметричное трехфазное напряжение етатора, характеризуемое пространственным вектором напряжения статора 0 формируют в декартовых координатах х, у, синхронизированных требуемой частотой потокосцепления ротора Я

6 5

= а + 2RÄ/ЗЕр(„ M*, которую изменя- 20 ют в функции измеренной скорости Q требуемой амплитуды потокосцепления

Ф ротора („, пропорциональной величине о постоянного входного воздействия, и

+ требуемого момента М, пропорциональ- 25 ного входному управляющему воздействию.

Регулирование в декартовых координатах.х, у угла фазового сдвига пространственного вектора напряжения 30 статора U относительно пространст5 венного вектора потокосцепления ротора g„производят путем регулирования временных векторов фазных наПэь Us по 3а 35 кону для мгновенного фазного напряжения статора в фазе а

Б (t) — Vs созе — U э псу э 5)(Ь) + — - dt)

Оч

dt (14) 62 12 проекций Бэ,U которые при управэr6 ленни в полярных координатах влияют лишь на величину амплитуды напряжения статора и на частоту напряжения статора. Скачок частоты не приводит к скачку фазы, что является недостатком управления напряжением статора в полярных координатах, так как мгно- венная фаза и, следовательно, относительный фазовый сдвиг напряжения статора и потокосцепления ротора не регулируется при набросе и сбросе требуемого момента °

Вводя обозначения: К, = К /Ь .К = 2ЬэЬ„/ЗЕр Ь() )„(Ls = Ls - Ь„,/Ь„ переходная индуктивность); Кэ =

= 2RÄ/ЗК,У „, К, = ж,Ь„/ЗК,Ь„У„";

К = Ls/L „ Ks = 2LsL„/3Zl)L)))(P„ (4„ — требуемая амплитуда фаэного потокосцепления ротора, пропорциональная постоянному входному воздействию), операции над напряжением статора описывают прямой аналитической зависимостью мгновенного фазного напряжения статора в одной из фаэ, например фазе а, в функции от входных воздействий М, ()„ и измеренной

+ c

Гo скорости ь), В полярных координатах управления мгновенное фазное напряжение статора

V, (t) описывается уравнением

Д

Ф и (t) = и sin(((и+ К И*) где фаза синхронизации ср изменяется путем изменения синхронной частоты

14t

1 2R)

u (t)dt = ((a+ э э ) 3ZМ о о " о

i M*) dt, а составляющие фазного напряжения с та т ор а Us H U cj являются и р о е к ци-. ями пространственного вектора напряжения статора в декартовых координа тах, ориентированных осью у по направлению пространственного вектора потокосцепления ротора.

Это позволяет осуществлять мгновенный скачок фазы напряжения статора путем скачкообразного изменения

4 rpe U — мгновенная амплитуда фазS ))) ного напряжения, равная квадратурной сумме двух составляющих напряжения статора U u Us„

45 а фаза э напряжения статора образуется только разверткой частоты во

50. времени: ((6) + К1М*) + )) dc, (16) о

В этом случае скачок величины требуемого момента приводит к скачку лишь мгновенной амплитуды 05, но фаза скачком не изменяется.

14 58962

U = К вЂ”вЂ” Аин dt (19) 13

В декартовых координатах управления фазное напряжение статора

U> (t) формируют по закону эa

U (t) = U cos (я +к м*)

Sq

t

-U sin J (и +K>M*), (17) о при котором мгновенная амплитуда фазного напряжения изменяется по тому же закону (15), справедливому и для полярных координат управления, но мгновенная фаза напряжения статора изменяется по другому закону и скачком .изменяется как при скачке величич ны требуемого момента M так и при любом его изменении M*(t) по закону

t (,-) (и+ к,x )ar +

К4М +К5Я +К аг "8 К ч +к М (+К М*) (18) г,+ а + э

Наличие динамической составляющей напряжения статора дополнительно создает форсировку изменения как мгновенной амплитуды напряжения статора, так и его мгновенной фазы при любом изменении требуемого момента M*(t) .

Предлагаемый способ управления напряжением статора в декартовых координатах в совокупности с введением

15 динамической составляющей напряжения статора Уз „„, определяемой согласно выражению (19) обеспечивает регулирование мгновенной фазы напряжения статора в динамике и регулирование фазового сдвига напряжения статора

20 относительно потокосцепления ротора.

В результате достигается инвариантное и безынерционное управление моментом асинхронного двигателя, что повышает качество регулирования скорости замкнутого по скорости асинхронного электропривода.

1458962

Х фиг 3

Х 4fgg igg УЪ

Фж4

Составитель А.Жилин

Редактор А.Лежнина Техред И.Дидык КорректорЛ.Патай

Заказ 378/58 Тираж 548 Подписное

ВНИИПИ .ii.óäàðñòâåííîão комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

li; Eiltзводсг енно-полиграфическое предприятие, г. Ужт ород, ул. Проектная, 4